Hoe werkt het thermisch voorspannen van glas?
Technische glazen, zoals bijv. Borosilicaatglas, Soda-kalkglas / natronkalkglas, Kwartsglas of Saffierglas, spelen op het gebied van optische procesobservatie een belangrijke rol. We gaan hieronder in op het thermisch voorspannen van glas.
Wat is thermisch voorspannen van glas?
Bij het thermisch voorspannen wordt glas verwarmd tot een temperatuur die ongeveer 100 °C boven de transformatietemperatuur ligt. Bij de transformatietemperatuur gaat het glas tijdens het afkoelen van de plastische in de stijve toestand over. Hiervoor wordt het materiaal in een temperoven op ca. 620 °C tot 670 °C verhit en vervolgens door aanblazen met lucht afgekoeld.
Aan het begin van het afkoelingsproces is de spanning in het glas over de gehele dwarsdoorsnede constant. Het glasoppervlak koelt verder af en trekt daarbij samen. De nog niet afgekoelde kern in het glas werkt daartegen. Daardoor ontstaan op het glasoppervlak trekspanningen en in de kern drukspanningen.
Deze spanningen vertonen in dit stadium echter nog zeer geringe verschillen, omdat ze door de hoge viscositeit snel verminderen. Voor het verminderen van de trekspanningen is daarom de aanvangstemperatuur zeer belangrijk.
Als de uitgangstemperatuur te laag is gekozen en de viscositeit van de kern te hoog is, kan het voorkomen dat de daarbij ontstane inwendige spanningen tot glasbreuk leiden. Door het gecontroleerd en snelle afkoelen krimpt het glasoppervlak sterker dan de kern. Dit heeft tot gevolg dat zich in het materiaal een gedefinieerde inwendige spanning opbouwt, waardoor het glas een hogere sterkte krijgt.
Wat zijn de voordelen van thermisch voorgespannen glas?
Een zeer belangrijk aspect is de veiligheid tegen breuk. Deze wordt door de thermische voorspanning sterk verhoogd. Thermisch voorgespannen glas vertoont een ander breukgedrag dan conventioneel floatglas. Het thermisch voorgespannen kijkglas breekt niet in grote, scherpe scherven. In geval van glasbreuk versplintert het in kleine, eerder ronde stukjes. Dit voorkomt ernstige snijwonden. Daardoor zijn snijwonden bij het reinigen van het betreffende gebied ook vrijwel uitgesloten.
Door het thermisch voorspannen wordt de krasbestendigheid sterk verhoogd. Een latere beschadiging van het oppervlak door krassen vermindert echter de thermische voorbelasting en daarmee ook de drukstandvastheid van het glas. De drukstandvastheid wordt bij thermisch voorgespannen glas aanzienlijk verhoogd. Dit is vooral voor de procesobservatie met behulp van kijkglasarmaturen een bijkomend voordeel. Een ander belangrijk voordeel dat door het thermisch voorspannen wordt bereikt, is de toename van de bestendigheid tegen temperatuurschommelingen. De temperatuurwisselbestendigheid van Ongehard borosilicaatglas bedraagt 133 °C. Thermisch voorgespannen Borosilicaatglas heeft daarentegen een temperatuurwisselbestendigheid van +230 °C. Deze toename van de temperatuurwisselbestendigheid biedt een groot voordeel bij processen waarin de Werktemperaturen snel veranderen.
Welke glassoorten kunnen thermisch gehard worden?
| Borosilicaatglas | → | mogelijk |
| Soda-kalkglas / natronkalkglas | → | mogelijk |
| Kwartsglas | → | niet mogelijk |
| Saffierglas | → | niet mogelijk |
Vanwege de veelheid aan beschikbare glassoorten zijn hierboven alleen de glasmaterialen behandeld die voornamelijk worden gebruikt in de toepassingsgebieden van de klanten van ACI.
Wilt u individueel advies?
Direct contact
Heeft u vragen over onze producten of diensten? Wilt u persoonlijk advies over een specifiek verzoek? Aarzel niet om direct contact met ons op te nemen! Onze experts staan voor u klaar en helpen u graag verder.